CN105242244B - 一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线，包括：在压电基片材料上利用半导体平面工艺制作的输入换能器与输出换能器；所述输入换能器与输出换能器均为均匀抽样的周期结构；当展宽电信号输入到输入换能器后，由于逆压电效应，输入换能器将电信号传换成声信号并在压电基片材料的表面传播；当声信号传播到输出换能器后，由于压电效应，输出换能器将声信号转换成电信号，从而实现对展宽信号的压缩。本发明公开的表面波压缩线，具有设计灵活、制作精度高和对工艺变化不敏感等特点。

Description

一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线
技术领域
本发明涉及压电与声光技术领域，尤其涉及一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线
背景技术
现代雷达大都采用脉冲压缩技术，发射时通过展开线将脉冲展宽到T时间长度，接收回波，将脉冲压缩到1/B时间长度，获得了TB倍处理增益，或信噪比提高TB倍。在发射峰值功率一定的条件下，脉冲压缩雷达比传统雷达作用距离远。为了提高雷达的作用距离，发射机功率放大器一般工作在饱和状态，发射信号波形幅度不加权，为了获得低的压缩时间旁瓣，一般对压缩线进行加权。
对于大时间带宽积的脉冲压缩系统，直接对压缩线进行海明函数加权，可获得低的压缩脉冲时间旁瓣。但对于小时间带宽积的脉冲压缩系统，由于展宽线频响通带内有较大的菲涅耳波动，直接对压缩线进行海明函数加权，将产生较大的压缩脉冲时间旁瓣，因此设计压缩线，须考虑展宽线的频响，使展宽线频响与压缩线频响的乘积等于或接近目标频响，该方法称为反波动法。一般来讲，压缩线采用色散换能器，即换能器周期随时间变化，调频斜率与展宽线的相同，符号相反，但色散换能器理论分析复杂，设计精度差，本发明采用均匀抽样的周期换能器，理论分析准确，分析精度高，另外，还有工艺制作简单、对工艺变化不敏感等特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线，具有设计灵活、制作精度高和对工艺变化不敏感等特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线，包括：
在压电基片材料上利用半导体平面工艺制作的输入换能器与输出换能器；所述输入换能器与输出换能器均为均匀抽样的周期结构；
当展宽电信号输入到输入换能器后，由于逆压电效应，输入换能器将电信号传换成声信号并在压电基片材料的表面传播；当声信号传播到输出换能器后，由于压电效应，输出换能器将声信号转换成电信号，从而实现对展宽信号的压缩。
进一步的，压电基片材料上，靠近输入换能器输入端一侧，以及靠近输出换能器输出端一侧均涂有吸声胶。
进一步的，声表面波压缩线的频率响应HC(ω)等于目标频率响应w(ω)除以展宽线频率响应HE(ω)，表示为：
HC(ω)＝w(ω)/HE(ω)。
进一步的，将声表面波压缩线的频率响应HC(ω)进行逆付立叶变换，得到时域响应，在满足压缩脉冲时间旁瓣抑制的情况下，对时域响应进行截断；
根据截断后的时域响应，安排周期指条结构，使相邻指条重叠长度与截断后的时域响应脉冲强度对应。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过采用均匀抽样的色散换能器，可实现各种加权函数和实现频响精度高，与不加权的展宽线配对设计和使用，可抵消展宽线频域上的波动，使展宽线频响与压缩线频响乘积与目标频响一致，因而可实现低的压缩时间旁瓣；同时，还具有制作更简单，对工艺变化不敏感的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的声表面波压缩线的频率响应的示意图；
图3为本发明实施例提供的展宽线频率响应的示意图；
图4为本发明实施例提供的目标频率响应的示意图；
图5为本发明实施例提供的压缩脉冲的时域响应的示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线的结构示意图。如图1所示，其主要包括：
在压电基片材料1上利用半导体平面工艺制作的输入换能器2与输出换能器3；
当展宽电信号输入到输入换能器2后，由于逆压电效应，输入换能器2将电信号传换成声信号并在压电基片材料1的表面传播；当声信号传播到输出换能器3后，由于压电效应，输出换能器3将声信号转换成电信号，从而实现对展宽信号的压缩。
所述输入换能器2与输出换能器3均为均匀抽样的周期结构，可以方便实现各种加权函数，与不加权的展宽线配对使用，可使小时间带宽积的脉冲压缩系统具有低的压缩时间旁瓣。
另外，压电基片材料1上，靠近输入换能器2输入端一侧，以及靠近输出换能器3输出端一侧均涂有吸声胶4。
本发明实施例中，声表面波压缩线的频率响应HC(ω)等于目标频率响应w(ω)除以展宽线频率响应HE(ω)，表示为：
HC(ω)＝w(ω)/HE(ω)。
其中，目标频率响应w(ω)为低时间旁瓣函数，例如海明加权函数；展宽线频率响应HE(ω)为矩形包络信号的频谱。
声表面波压缩线的频率响应HC(ω)、展宽线频率响应HE(ω)及目标频率响应w(ω)曲线图如图2-4所示。
再将声表面波压缩线的频率响应HC(ω)进行逆付立叶变换，得到时域响应，在满足压缩脉冲时间旁瓣抑制的情况下，对时域响应进行截断，确保截断后的时域响应长度尽量短；
根据截断后的时域响应，安排周期指条结构，即声表面波压缩线结构，使相邻指条重叠长度与截断后的时域响应脉冲强度对应。
示例性的，展宽线中心频率30MHz，色散带宽5MHz，色散时宽5μs，声表面波压缩线的中心频率30MHz，截断后的时间长度6.5μs，展宽线和声表面波压缩线基片材料都是ST切水晶，压缩脉冲时间旁瓣达30dB。如图5所示，为压缩脉冲的时域响应，旁瓣抑制达30dB。
本发明实施例的上述方案，通过采用均匀抽样的色散换能器，可实现各种加权函数和实现频响精度高，与不加权的展宽线配对设计和使用，可抵消展宽线频域上的波动，使展宽线频响与压缩线频响乘积与目标频响一致，因而可实现低的压缩时间旁瓣；同时，还具有制作更简单，对工艺变化不敏感的特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线，其特征在于，包括：
在压电基片材料上利用半导体平面工艺制作的输入换能器与输出换能器；所述输入换能器与输出换能器均为均匀抽样的周期结构；
当展宽电信号输入到输入换能器后，由于逆压电效应，输入换能器将电信号传换成声信号并在压电基片材料的表面传播；当声信号传播到输出换能器后，由于压电效应，输出换能器将声信号转换成电信号，从而实现对展宽信号的压缩。
2.根据权利要求1所述的小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线，其特征在于，
压电基片材料上，靠近输入换能器输入端一侧，以及靠近输出换能器输出端一侧均涂有吸声胶。
3.根据权利要求1所述的小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线，其特征在于，
声表面波压缩线的频率响应HC(ω)等于目标频率响应w(ω)除以展宽线频率响应HE(ω)，表示为：
HC(ω)＝w(ω)/HE(ω)。
4.根据权利要求3所述的小时间带宽积和低时间旁瓣声表面波压缩线，其特征在于，
将声表面波压缩线的频率响应HC(ω)进行逆付立叶变换，得到时域响应，在满足压缩脉冲时间旁瓣抑制的情况下，对时域响应进行截断；
根据截断后的时域响应，安排周期指条结构，使相邻指条重叠长度与截断后的时域响应脉冲强度对应。
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